Evaluation of a High Precision Finite Element Bolt Model for Crash Simulation
2024 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE credits
Student thesisAlternative title
Utvärdering av skruvmodell för krocksimulering i finita elementmetoden (Swedish)
Abstract [en]
Bolted joints are a common fastening technique in the automotive industry. Through their connecting of different parts of a vehicle, their behavior can affect the deformation of the structure in the event of a crash. The aim of this thesis is to identify methods to evaluate the bolt models used for crash simulations at Scania against physical tests and suggest improvements for future use of the models. A pendulum impact test was used to determine the amount of energy needed to break a bolted joint in shear load. The difference between placing the shear plane in the shank or threaded region of the bolt was examined. A finite element model of the test setup was created in LS-Dyna to simulate the test. The test rig model was validated against test data before introducing the bolt models. The bolt models differed in element formulation and material model. The different bolt models were compared, and the model most used by the crash simulation team was chosen to investigate its failure and damage models. The results showed that there is a difference in behavior between fracture in the shank or threaded region, not only due to the difference in load bearing area. This is recommended to take into account when choosing an appropriate model for future simulations.
Abstract [sv]
Skruvförband är en vanlig fästteknik inom fordonsindustrin. Eftersom de kopplar samman olika delar av ett fordon kan deras beteende påverka deformationen av strukturen vid en kollision. Syftet med detta examensarbete är att identifiera metoder för att utvärdera skruvmodeller som används för krocksimuleringar på Scania genom att jämföra med fysiska tester, samt föreslå förbättringar för framtida användning av modellerna. Ett slagprov med pendel användes för att bestämma mängden energi som behövs för att bryta ett skruvförband i skjuvbelastning. Skillnaden mellan att placera skjuvplanet i skaftet eller den gängade delen av skruven undersöktes. En modell av testuppställningen ställdes upp och löstes med finita elementmetoden i LS-Dyna för att simulera testet. Modellen för testriggen validerades mot testdata innan skruvmodellerna introducerades. Skruvmodellerna skilde sig åt i elementformulering och materialmodell. De olika skruvmodellerna jämfördes, och den modell som används mest av krocksimuleringsgruppen valdes ut för att undersöka dess brottkriterier och skademodell närmare. Resultaten visade att det finns skillnader i beteende mellan brott i skaftet eller den gängade delen, inte bara på grund av skillnaden i lastbärande area. Detta rekommenderas att beakta vid val av lämplig modell för framtida simuleringar.
Place, publisher, year, edition, pages
2024.
Series
TRITA-SCI-GRU ; 2024:005
Keywords [en]
solid mechanics, finite element method, bolted joint, bolt model
Keywords [sv]
Utvärdering av skruvmodell för krocksimulering i finita elementmetoden
National Category
Applied Mechanics
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-353876OAI: oai:DiVA.org:kth-353876DiVA, id: diva2:1900936
External cooperation
AFRY
Subject / course
Solid Mechanics
Educational program
Master of Science - Engineering Mechanics
Supervisors
Examiners
2024-09-252024-09-252024-09-25Bibliographically approved